Публикации автора:
-
Влияние компоновки побегов сосны при гиперспектральной съемке в лабораторных условиях на статистические характеристики вегетационных индексов
Масштабный мониторинг фенологии растительности средствами дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), оснащенных спектральными сенсорами, дает уникальную информацию о состоянии растительного покрова, климатических процессах, развитии экологических систем. Вместе с тем дистанционная фенология вечнозеленых растений в отличие от листопадных растений, имеет ряд проблем. Это выбор эффективных для описания фенологии вегетационных индексов, диагностика состояний вегетации и покоя и др. Решить эти задачи можно в лабораторных условиях, в которых отсутствуют проблемы с пространственным, временным и спектральным разрешением, характерные для ДЗЗ. Вместе с тем, при спектральной съемке листьев или побегов растений с близкого расстояния остается проблема смешанных пикселей, объединяющих фон и растительный объект. Целью исследования был поиск оптимальной компоновки побегов сосны для гиперспектральной съемки в лабораторных условиях. Объектом исследования послужила Pinus sylvestris L. Протестированы два варианта компоновки побегов для гиперспектральной съемки в виде отдельного ауксибласта (первый вариант) и брахибластов, уложенных плотно в несколько рядов (второй вариант). Способ компоновки побегов сосны, существенно повлиял на средние значения нормализованного относительного индекс растительности (NDVI) и индекса фотохимического отражения (PRI), но не повлиял на значения индекса отношения содержания хлорофиллов к каротиноидам (ССI). При этом полиномиальные линии регрессий NDVI и PRI в первом и втором вариантах параллельны, а для ССI совпадают. Поэтому вариант компоновки побегов является не принципиальным для определения тренда временного ряда. Это может иметь значение для определения количественных характеристик фенологического развития сосны по временным рядам спектральных характеристик, таких как начало и завершение периода вегетации. Значения NDVI и ССI в обеих вариантах не распределяются по нормальному закону. Второй вариант компоновки побегов приближает распределение значений PRI к нормальному типу. Поэтому сезонная динамика сосны может быть описана в виде временных рядов медианы NDVI и ССI и временных рядов средней арифметической PRI.
-
Итоги интродукционного испытания Hedera helix L. в Ботаническом саду Южного федерального университета
Плющ обыкновенный (Hedera helix L.) и его сорта издавна используются в озеленении городов Юга России. В последнее время вид стал чаще привлекаться в озеленении Ростова-на-Дону, однако его культивары почти не встречаются. В Ботаническом саду Южного федерального университета (ЮФУ) образцы H. helix произрастают с 50-х годов прошлого столетия. Кроме видовых образцов H. helix в коллекции содержится также − кустовидная форма плюща обыкновенного (H. helix f. arborescens) и 14 сортов. Целью исследований являлось подведение итогов интродукционного испытания H. helix в условиях Ростове-на-Дону. В задачи исследования входило: оценить эколого-биологические свойства и сезонное развитие вида; определить коэффициент его адаптации; уточнить таксономическое соответствия 14 сортов H. helix и дать предварительную оценку их эколого-биологических свойств. Результаты исследований показали, что в местных условиях вид является среднезимостойким, засухоустойчивым, устойчивым к болезням и вредителям, хорошо искусственно размножается семенами и вегетативно. Коэффициент адаптации вида составляет 75 %, что свидетельствует о его перспективности для региональной культуры. Сорта плюща коллекции Ботанического сада ЮФУ объединены в 7 из 9 садовых групп по форме и окраске листьев вегетативных побегов. Из 14 сортов, пять являются наиболее устойчивыми и могут быть перспективными для культуры, это: 'Mandas Crested', 'Parsley Crested', 'Asterisk', 'Green Ripple', 'Brokamp'.
-
Сезонная динамика NDVI у видов клена
В работе была предпринята попытка с помощью гиперспектральной камеры в контролируемых условиях лабораторного эксперимента получить уникальные кривые сезонной динамики значений NDVI, позволяющие идентифицировать виды клена. Объектами исследования послужили образцы Acer campestre L., Acer negundo L. и Acer saccharinum L. Съемка листьев кленов проводилась в лабораторных условиях с помощью гиперспектральной камеры Cubert UHD-185 при искусственном освещении. Для контроля результатов осуществлялось определение содержания хлорофилла а спектрофотометрическим методом. Исследования проводили в течение периода вегетации кленов от фенологической фазы «полное развертывание листьев» до фенологической фазы «начало осеннего расцвечивания листьев». Установлено, что сезонная динамика значения NDVI сходна с динамикой хлорофилла а, рассчитанной спектрометрическим методом. Эмпирические линии регрессии величины NDVI у всех трех видов клена в большинстве сроков съемки синхронны, в особенности в зоне максимума и минимума. Вместе с тем разница между видами кленов по NDVI выражена не так резко, как у хлорофилла а, хотя в большинстве сроков съемок значение NDVI у A. campestre выше, чем у остальных двух видов кленов. Предполагаем, что NDVI signature не может быть использована для разделения видов рода Acer. Однако, для идентификации родов, значительно различающихся по фенологии, использование NDVI signature является вполне возможной.
-
Catalpa speciosa (Warder ex Barney) Warder ex Engelm. и Armeniaca vulgaris Lam. в пространстве вегетационных индексов CARI, CRI2 и CSI5
В статье описывается опыт использования данных гиперспектральной съемки малогабаритной кадровой гиперспектральной камерой Cubert UHD 185 Firefly для идентификации двух видов деревьев Catalpa speciosa (Warder ex Barney) Warder ex Engelm. и Armeniaca vulgaris Lam. Камера фиксирует отраженное электромагнитное излучение от объектов в диапазоне от видимого до ближнего инфракрасного спектра, записывая данные размером 1000 × 1000 пикс. в виде одного панхроматического и 125-и гиперспектральных изображений, размером 50 × 50 пикс. Вследствие своих компактных размеров и малого веса камера может быть установлена на беспилотный летательный аппарат (БПЛА) и использована для целей мониторинга и инвентаризации зеленых насаждений. Применение методов дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) в мониторинге растительного покрова позволяет оперативно проводить исследование больших площадей, в том числе удаленных и труднодоступных за короткий срок, получая при этом больше информации и сводя к минимуму ошибки. Цель данной работы – сбор и анализ гиперспектральных данных для разработки технологии инвентаризации зеленых насаждений с использованием гиперспектрального комплекса на базе БПЛА. Всего для 7511 спектральных профилей двух исследуемых видов было рассчитано по три вегетационных индекса: Chlorophyll Absorption Ratio Index, Carotenoid Reflectance Index и Carter Stress Index. Показана возможность отличить два вида по спектральным характеристикам их листьев на примере Catalpa speciosa и Armeniaca vulgaris.
-
Изучение влияния парковых насаждений Ботанического сада ЮФУ на параметры микроклимата
Аннотация: Ростовская область относится к территориям с дискомфортными условиями. Поэтому нужны специальные мероприятия для создания комфортной среды. В городах благоприятный микроклимат создают лесопарки, парки, сады и скверы. Анализ литературы показывает, что влияние зеленых насаждений на микроклимат южных городов изучены не достаточно. Целью работы была оценка влияния парка Ботанического сада Южного федерального университета на микроклимат. В качестве объекта исследования были взяты разные по видовому составу участки парка Ботанического сада ЮФУ. В рамках исследования проводилось измерение температуры и влажности воздух прибором UNI-T UT333, на высоте 1,3 м от поверхности почвы, а также температуры поверхности дорожной сети прибором UNI-T UT320D. Измерения проводились на пешеходных аллеях и тропах. В ходе исследований установлено, что насаждения парка эффективно влияют на параметры микроклимата (температуру воздуха и поверхностей, влажность воздуха), изменяя их в сторону более комфортных. Доказано наличие достоверной разности между величинами измеряемых параметров на открытом пространстве и в парковой зоне при доверительной вероятности 99,9 %. Наибольший эффект изменения температуры воздуха и поверхностей дорожной сети наблюдается в полдень, затем происходит его снижение. Абсолютная разница влажности воздуха между парковым и открытым пространствами в течение дня не изменяется. Мелиоративное действие парковых насаждений на прилегающие территории распространяется слабо. Степень изменения параметров микроклимата не зависит от видового состава древесных растений, растущих на нем.
-
Засухоустойчивость видов рода Acer L. коллекции Ботанического сада ЮФУ в экстремальный по засухе 2020 год
По значению гидротермического коэффициента (ГТК) Г. Т. Селянинова Ростов-на-Дону находится в засушливой зоне (0,7–0,8). Период летней засухи обычно приходится на середину или вторую половину лета. В условиях степной зоны, для введения в культуру древесных растений, важны наблюдения за их развитием в экстремальные по засухе годы, что дает наиболее полную характеристику их свойств и декоративной долговечности. Из комплекса эколого-биологических свойств древесных интродуцентов (зимостойкость, засухоустойчивость, устойчивость к вредителям и болезням, семенная репродуктивность), засухоустойчивость считается важнейшей характеристикой. Целью исследований было оценить степень засухи в типичные годы (2010, 2014) и нетипичный 2020 год, используя ГТК; дать сравнительную оценку засухоустойчивости древесных растений коллекции Ботанического сада ЮФУ на примере рода Acer L. По значению ГТК (<0,6), засуха 2020 г. была экстремальной. Полное отсутствие осадков наблюдалось более 2,5 месяцев с августа до середины октября. В засуху 2020 г проявили хорошую засухоустойчивость (4 балла) − 18 видов. Среднюю устойчивость к засухе (3 балла) проявили 13 кленов. Слабо засухоустойчивыми оказались два вида. По результатам оценки засухоустойчивости видов в экстремальный по засухе 2020 год были выделены 15 наиболее засухоустойчивых кленов, с декоративной долговечностью 30−50 лет: Acer campestre, A. monspessulanum, A. monspessulanum subsp. ibericum, A. opalus, A. pentapomicum, A. platanoides, A. platanoides ‘Schwedleri’, A. platanoides ‘Globosum’, A. pseudoplatanus, A. pseudoplatanus ‘Purpureum’, A. saccharinum, A. tataricum, A. tataricum subsp. aidszuense, A. tataricum subsp ginnala, A. truncatum.
-
Методика расчёта средней ожидаемой гетерозиготности ценопопуляций Quercus robur L. (Fagaceae) из разных экотопов
Козловский Б. Л. Дмитриев П. А. Вардуни Т. В. Чохели В. А. Раджпут В. Д. Степаненко В. В. Азаров А. С. Бакулин С. Д.В статье описываются два методических подхода по расчёту средней ожидаемой гетерозиготности ценопопуляций Quercus robur из разных экотопов. Изученные 13 ценопопуляций дуба черешчатого на территории Ростовской области, в зависимости от условий их произрастания, были разделены на три экотопа. Экотоп байрачных лесов – это древесные насаждения, которые произрастают только по склонам балок (байраков). Экотоп аренных лесов – это древостои, находящиеся на аренах (песчаных массивах надпойменных террас). Экотоп пойменных лесов – это ценопопуляции, расположенные в пойме реки. Исследование генетических характеристик ценопопуляций проводили методом ПЦР с использованием пяти олигонуклеотидных праймеров. Использовали метод межмикросателлитного анализа (ISSR-анализ). В первом методе расчёт средней ожидаемой гетерозиготности ценопопуляций Quercus robur из разных экотопов проводили с помощью средне взвешенного анализа, усредняя данные по каждой ценопопуляции входящей в экотоп. Во втором методе расчёта мы объединили изученные аллельные варианты (бинарные матрицы) по каждой ценопопуляции в три кластера (экотопа), и полученные общие матрицы пересчитали с использованием программы PopGen. Сравнение средних значений ожидаемой гетерозиготности ценопопуляций Quercus robur для каждого экотопа проводили попарно с использованием t-критерия Стьюдента. Все экотопы, рассчитанные на основе средне взвешенного анализа, характеризуются достоверными различиями по уровню ожидаемой гетерозиготности (Не) при уровне значимости p=0,05. Все экотопы, рассчитанные на основе общих матриц, характеризуются достоверными различиями по уровню ожидаемой гетерозиготности (Не)при уровне значимости p=0,01. Цель данной работы – провести сравнительный анализ двух предложенных методик расчёта средней ожидаемой гетерозиготности ценопопуляций Quercus robur из разных экотопов.
-
Изучение информативности маркерной системы при генетическом анализе ценопопуляций Bellevalia sarmatica (Pall. ex Georgi) Woronow с использованием ISSR-праймеров
Шмараева А. Н. Козловский Б. Л. Дмитриев П. А. Вардуни Т. В. Чохели В. А. Раджпут В. Д. Степаненко В. В. Азаров А. С. Бакулин С. Д.В статье описываются основные характеристики информативности праймеров, такие как величина информационного полиморфизма (рolymorphism information content, PIC) для доминантных маркеров, эффективное мультиплексное отношение (effective multiplex ratio, EMR) и маркерный индекс (marker index, MI), разрешающая способность праймера (resolving power, Rp). Значение информационного полиморфизма (PIC) варьировало в пределах от 0,095 до 0,5 для праймеров UBC 811 и UBC 835, предел от 0 до 0,5 был характерен для праймеров UBC 857 и UBC 880. Наибольшим эффективным мультиплексным отношением характеризовался праймер UBC 811 (EMR=19,69), а наименьшим UBC 857 (EMR=0,42). Наибольшими значениями маркерного индекса (MI) характеризовались праймеры UBC 811 и UBC 835 (диапазон 1,871–9,845 и 0,780–4,105 соответственно). А наименьшими значениями маркерного индекса (MI) характеризовались праймеры UBC 857 и UBC 880 (диапазон 0–0,210 и 0–0,615 соответственно). Наибольшая разрешающая способность и количество генотипов, которое может быть диагностировано (х) было выявлено у праймера UBC 811 (Rp=25, х=154), а наименьшая у праймера UBC 857 (Rp=3,2, х=9). У всех праймеров оказалась высокая степень информативности (более 0,4), наиболее информативным был праймер UBC 811 (AvIb=0,5208). Показатели разрешающей способности (Rp) праймеров и эффективное мультиплексное отношение (EMR) показывают, что данная система «праймер-методика» и в целом используемая маркерная система пригодна для диагностики ценопопуляций Bellevalia sarmatica (Pall. ex Georgi) Woronow. Цель данной работы – изучить приемлемость использования выбранной маркерной системы.
-
Особенности ассортимента и архитектурно-планировочной композиции скверов Ростова-на-Дону
Целью исследования было изучение ассортимента и особенностей архитектурно-планировочной композиции скверов города Ростов-на-Дону. В качестве объектов исследования были выбраны 12 скверов Ростова-на-Дону. В статье приводится видовой состав зеленых насаждений скверов, состояние и особенности их архитектурно-планировочной композиции. Анализ ассортимента древесных растений отобранных скверов выявил его относительную бедность (46 родов из 26 семейств). Деревья представлены 50 видами, кустарники – всего 14 видами. Отмечается дефицит долговечных деревьев первой величины. Мало высоко декоративных деревьев и кустарников. Из-за однообразного ассортиментного состава все древесно-кустарниковые группы выглядят однотипно, и не создают ощущения уникальности каждого из скверов. Определены ведущие древесные породы скверов Ростова-на-Дону (Acer platanoides, Aesculus hippocastanum, Picea pungens, Pinus nigra, Platycladus orientalis, Robinia pseudoacacia, Tilia cordata), их фитосанитарное состояние, стадии онтогенеза. Рассматривается роль и значение скверов для городской среды. Указаны достоинства и недостатки пород и даны рекомендации по их устранению. Основываясь на проведенном обследовании скверов, сделан вывод о необходимости разработки ассортимента древесных растений, отвечающего современным требованиям зеленого строительства и методов их реконструкции и реставрации. Большинство скверов Ростова-на-Дону изначально были спланированы в регулярном стиле. Однако со временем он трансформировался в смешанный стиль. Многие скверы визуально не соответствуют историческому окружающему пространству и не решают его задач после многочисленных реконструкций, а другие требуют обновления. Большинство обследованных скверов являются частью архитектурного ансамбля улиц. При реконструкции скверов этот факт не был учтён, и большая часть скверов потеряла свой первоначальный облик, композиционную выразительность и связь с ансамблем улиц. Основными научно-прикладными задачами регионального зеленого строительства в отношении скверов является разработка современного ассортимента древесных растений, а также концеции и методов их реконструкции и реставрации.